某地下空间工程基坑支护结构设计

肖才华（广东省轻纺建筑设计院）



某地下空间工程基坑支护结构设计

肖才华
（广东省轻纺建筑设计院）

【摘要】依据地质、水文和复杂的环境条件，本着安全、经济、保证工期的施工原则，对某地下空间工程基坑支护结构提出了钻孔灌注桩加一道内支撑外加两排搅拌桩形成封闭止水帷幕的支护方案，可为类似工程基坑支护设计提供参考。

【关键词】基坑支护；设计

1　工程概况

项目位于荔湾区中山七路与康王北路交汇处，南侧紧邻中山七路，北侧毗邻陈家祠，西侧紧邻荔湾区人民政府。场地拟建地下车库，车库建成后在其顶部回填土体，建成一个绿化广场。

地下空间基坑顶标高为-0.070m，基坑底标高为-8.270m，基坑开挖深度为8.20m，考虑到基底清淤换填的可能，在计算时将开挖深度增加1m。基坑设计等级为一级［1］。由于周围管线均需迁移及重新架设，所以基坑设计可基本不考虑周围管线的影响。工程场地及周边环境如图1所示：

图1　地下空间工程场地及周边环境

图2　典型地质剖面

1.2工程地质条件

勘察场地地基土主要由人工填土（Qml）、沼泽沉积层（Qh）、第四系冲积层（Qal）及残积层（Qel）组成；基岩为白垩系上统（K2）泥质粉砂岩。土层典型地质剖面如图2所示。

1.3水文条件

场地地下水属基岩裂隙水及上层滞水。顶部人工填土层②属上层滞水含水层，层③淤泥、层④粉质粘土（残积土）、层⑤含砂粉质粘土和层⑥全风化带属细粒土，含水贫乏，属相对隔水层。地下水的补给来源主要是大气降水及侧向迳流补给。

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2　支护结构选型

结合本工程的基坑特点和岩土工程条件，不宜采用放坡开挖的基坑支护方案，比较可行的支护方案为地下连续墙+内支撑（或锚杆）或排桩+内支撑（或锚杆）支护方案。对两种方案进行比较，得到各自的优缺点如表1所示：

表1　两种支护结构方案的比较［2］

3　支护结构设计

3.1桩位布置及内力计算

根据地质勘探资料，将基坑支护结构分为5个断面，其中典型断面处钻孔灌注桩、搅拌桩布置如图3所示。

图3　钻孔灌注桩、搅拌桩布置图

内力计算方法采用增量法，基坑侧壁重要性系数γ0取1.10，依次输入相关参数和各类信息，采用理正深基坑支护结构设计软件F-SPW V6.1进行计算，得到各个断面内力取值如表2所示。

3.2桩身配筋

对各区段施工分步进行下的各工矿的内力进行总包络，按照混凝土设计规范进行配筋。配筋按照圆形受弯构件进行承载能力极限状态和正常使用极限状态验算。典型断面在各工矿下的位移内力总包络和桩身配筋分别如图4和表3所示。

3.3支护桩的入土深度

支护桩的入土深度满足承载力要求之外，还应当满足基坑的整体稳定、抗倾覆等稳定性要求，并参照类似工程经验类比后确定。

表2　各个断面内力取值

⑴整体稳定验算

采用瑞典条分法计算整体稳定安全系数，应力状态按照总应力法，条分法中的土条宽度取为0.40m。计算得最小稳定安全系数为KS=1.616＞1，因此整体稳定性满足安全条件。

图4　断面1- 1在各工矿下的位移内力总包络

表3　桩身配筋

⑵抗倾覆稳定性验算

其中，

Mp——被动土压力及支点力对桩底的倾覆弯距，对于内支撑支点由内支撑抗压力决定；对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值；

Ma——主动土压力对桩底的倾覆弯距。各断面最小抗倾覆安全系数均大于1.200，满足规范要求。各断面最小抗倾覆安全系数如表4所示。

4　基坑开挖及回填要求

4.1基坑开挖要求

⑴基坑开挖时，每层土开挖至支撑位置以下0.4m后进行支撑施工，后面土方开挖必须在支撑施工完毕后方可进行。

⑵施工过程中严禁超挖，水平方向的施工必须严格按照分段跳挖原则进行，分段开挖长度不宜大于12m，而且开挖期间应加强基坑变形监测，坚持信息化施工。

⑶机械开挖严禁碰撞支护桩，距离支护桩0.5m的土体应人工开挖修平；距离坑底0.3m土方必须由人工开挖。

⑷施工过程中必须做好坡顶地面截水和基坑内土方开挖临时降水措施。

表4　各断面最小抗倾覆安全系数

4.2土体回填要求

⑴土方回填应在结构及防水层施工完成且达到设计强度后进行。

⑵回填料可使用基坑工程挖出的土方，土质应新鲜、无污染，不能使用腐植土、淤泥、垃圾等。施工前应根据压实度要求确定各类回填料的最佳含水量。

⑶顶板以上1m范围内、边墙外侧2m范围内，回填土应采用透水性差的粘性土，土中可掺入石灰、水泥等稳定材料，不得采用砂土、杂填土及全风化、强风化类岩土。

⑷顶板以上及边墙外侧1m范围内回填施工时不能使用重型机械设备。边墙外侧的土方回填应对称同步进行。

⑸回填施工应按规范要求分层压实、分层检测密实度；单层松铺厚度应不大于300mm，填土密实度不小于0.95。●

【参考文献】

［1］DBJ/T15-20-97，广东省建筑基坑设计工程技术规程［S］.

［2］张海波，杨斌，刘阳.采用排桩和混凝土内支撑体系的深基坑支护技术［J］.建筑技术，2009.40（2）∶105-108.